研究证实了大脑支持细胞在亨廷顿氏症中的作用,并指出了新的治疗方法

亨廷顿氏舞蹈症
单个纹状体神经元的三幅图像的蒙太奇转染了与亨廷顿病相关的版本,亨廷顿病的蛋白质。背景中可见未转染的神经元核(蓝色)。中央的神经元(黄色)含有一种叫做包涵体的细胞内亨廷顿蛋白的异常积累(橙色)。来源:维基百科/知识共享署名3.0未移植许可

一项新的研究让科学家更清楚地了解了亨廷顿氏舞蹈症患者的大脑活动,并为治疗开辟了一条可能的道路。这项研究发表在今天的杂志上细胞干细胞研究显示,大脑中的支持细胞是导致该疾病的关键因素。

“亨廷顿氏舞蹈症是一种复杂的疾病,其特征是大脑中多个细胞群的丢失,”神经学家Steve Goldman说,他是这项研究的主要作者,也是罗切斯特大学医学中心转化神经医学中心的联合主任。“这些新发现有助于查明亨廷顿氏症导致神经胶质细胞功能障碍,损害这些细胞的发育和作用,最终导致神经元的存活。虽然我们早就知道,神经元丧失是该疾病的行为、认知和运动恶化的原因,但这些发现表明,神经胶质功能障碍实际上是这一过程的主要驱动因素。”

亨廷顿氏舞蹈病是一种遗传性的致命的神经退行性疾病,其特征是中棘神经元的丢失,这是大脑中的一种神经细胞,在运动控制中起着关键作用。随着疾病的发展,更多的细胞死亡,结果是不自主运动,协调问题,认知下降,抑郁,通常是精神病。目前还没有办法减缓或改变这种疾病的进展。

虽然这种疾病的症状是运动神经元丧失的结果,但这项新研究为这种疾病可能是由大脑的主要支持细胞神经胶质出错引发的证据增加了新的证据。这些细胞包括少突胶质细胞和星形胶质细胞。少突胶质细胞产生大脑供应的髓磷脂,髓磷脂是一种绝缘物质,调节神经细胞之间的通信;星形胶质细胞支持神经元的功能,并维持神经细胞与周围细胞通信所必需的化学平衡。

早些时候暗示了神经胶质细胞在疾病中的作用。对亨廷顿氏症患者的核磁共振扫描显示,早在疾病症状出现之前,患者大脑中的髓磷脂和白质就已经减少了。

这些新发现之所以成为可能,是因为戈德曼实验室的一项进展,使研究人员能够研究动物大脑中的人类胶质细胞。利用从亨廷顿氏症突变个体身上获得的胚胎干细胞,研究人员能够对这些细胞进行重新编程,使其成为神经胶质祖细胞,即生成星形胶质细胞和少突胶质细胞的母细胞。当这些细胞被移植到小鼠的大脑中时,它们会与天然细胞竞争,并产生与人类胶质细胞和动物神经元相同的大脑。这个模型不仅被用于研究亨廷顿氏症,还被用于研究其他被认为是胶质细胞起作用的疾病,包括额颞叶痴呆和精神分裂症。

2016年,戈德曼的实验室发现,当健康的人类胶质细胞被移植到表达突变的亨廷顿基因的工程老鼠体内时,疾病的进展被减缓了。亨廷顿基因通常表现出亨廷顿氏病的症状,并在年轻时死亡。这项研究集中在星形胶质细胞上,星形胶质细胞在其他功能中起到钾缓冲的作用,钾调节在神经细胞连接点突触上形成的电信号。当星形胶质细胞没有发挥它们的作用时,就像亨廷顿氏症的情况一样,由此产生的化学失衡会导致神经元过度兴奋并最终死亡。在这些实验中,新的健康人类星形胶质细胞恢复了正常的神经元活动,挽救了可能已经死亡的神经细胞。

这项新研究让科学家更精确地了解了这种疾病患者的基因缺陷是如何导致神经胶质细胞功能失调的。亨廷顿氏舞蹈症是由一种被称为重复扩增的基因突变引起的,或者说是一种导致一小部分遗传密码重复的口吃。这种重复的长度可以决定发病年龄和疾病的严重程度。

利用来自亨廷顿氏突变个体的细胞,研究人员能够识别出一系列阻碍基因信息转录成蛋白质的错误,这些蛋白质告诉祖细胞变成少突胶质细胞或星形胶质细胞。在亨廷顿氏症中,这些转录错误破坏了少突胶质细胞的生成,从而导致更少的细胞能够生成髓磷脂,同样也影响了星形胶质细胞的生成,星形胶质细胞不能正常成熟,不能有效地调节药物,如钾和谷氨酸,它们是神经细胞之间通信的必要条件。

该研究表明,可以利用病毒载体或CRSIPR等基因编辑技术来激活这些缺陷胶质基因的转录。戈德曼的实验室在突变的亨廷顿小鼠中测试了这种方法,发现强制表达这些基因可以恢复动物大脑中的髓鞘形成。这项研究也证实了实验室早期的发现,将神经胶质细胞功能障碍置于疾病的中心,以及最直接的方法来停止进展的概念可能包括替换生病的神经胶质健康的。


进一步探索

用健康的脑细胞代替生病的脑细胞可以减缓亨廷顿氏症

期刊信息: 细胞干细胞

引用研究证实了大脑支持细胞在亨廷顿舞蹈症中的作用,指出了新的治疗方法(2018年12月13日)
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